急倾斜特厚煤层“错动—夹持”型冲击地压机理

作者

王崧玮曹安业王华何江王正义薛成春郭文豪刘耀琪马立强
单位

中国矿业大学矿业工程学院中国矿业大学江苏省矿山地震监测工程实验室常州工学院土木建筑工程学院
摘要

为了揭示急倾斜特厚煤层水平分段开采工作面冲击地压机理，以窑街三矿五采区为工程背景，建立力学模型，推导了急倾斜煤层倾向应力表达式，运用数值模拟，分析了开采过程中的应力场、能量场演化规律，通过对现场监测数据的剖析，得到了支架压力及矿震分布特征。研究结果表明：急倾斜特厚煤层受到顶、底板共同作用于煤体，变化趋势相同的“夹持”作用，使垂直于顶、底板及顶、底板附近煤体处于强剪应力区，积聚了较高的能量，且随着开采深度的增加，煤体受剪切作用愈加剧烈，有发生“剪切错动”的趋势。当顶板悬臂达到极限跨距发生破断时，在叠加载荷作用下，易诱发“错动—夹持”型冲击地压。工作面顶板侧至中部附近区域受叠加载荷作用大，冲击地压显现剧烈，底板侧由于周围塑性区的卸压作用，冲击地压显现较弱。监测结果表明：工作面顶板侧及中部附近区域支架压力大，矿震能级高，底板侧支架压力小，附近煤体矿震活动较弱，验证了理论研究结果。
关键词

急倾斜煤层水平分段剪切作用 “错动—夹持”型冲击地压
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金项目（51734009,U21A20110,51874292）；江苏省研究生科研与实践创新计划项目（KYCX21＿2331,KYCX21＿2380）；中国矿业大学实验技术研究与开发项目（S2021Y005）；
文章目录

1 冲击地压显现特征
1.1 工程背景概况
1.2 冲击地压显现特征分析
2 急倾斜特厚煤层“错动—夹持”型冲击地压机理
2.1 急倾斜煤层倾向载荷分布特征
1) 极限平衡区应力分布
2) 弹性区应力分布
2.2 急倾斜特厚煤层开采数值模拟研究
2.2.1 数值模型建立
2.2.2 破坏特征及应力演化规律
2.2.3 能量场分布特征
2.3 悬顶破断能量释放规律
2.4 冲击地压致灾机理
3 工程实测验证
3.1 支架压力监测分析
3.2 微震监测分析
4 结论
引用格式

王崧玮,曹安业,王华,何江,王正义,薛成春,郭文豪,刘耀琪,马立强.急倾斜特厚煤层“错动—夹持”型冲击地压机理[J].采矿与安全工程学报,2022,39(04):711-719+769.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2021.0303.